Сравнение техники дорсальной фиксации позвоночника одним и двумя стержнями в лечении идиопатического сколиоза у подростков.

Henry W. Albers, MD, M. Timothy Hresko, MD, Jeffery Carlson, MD, and John E. Hall, MD, Из Wright State University, Dayton, Ohio; Department of Orthopedic Surgery, Boston Children's Hospital, и Harvard Combined Residency Program, Boston, Massachusetts. Spine 2000;25 1944-1949

План исследования

Две группы пациентов, которым была произведена дорсальная фиксация позвоночника и спондилодез при лечении подросткового идеопатического сколиоза, были оценены ретроспективно.

Цель

Сравнить интраоперационные особенности (время операции и кровопотеря), осложнения и результат у пациентов при дорсальной фиксации позвоночника одним и двумя стержнями в лечении идеопатического сколиоза у подростков.

Краткое сравнение исходных данных

Лечение пациентов с идиопатическим сколиозом включает заднюю фиксацию и спондилодез. Стандартной конфигурацией является прямоугольная конструкция из двух стержней, соединенных поперечиной. Использование одного стержня с фиксацией в нескольких точках было предложено как альтернативный метод с целью уменьшения времени операции и кровопотери, а также снижения риска глубокого нагноения раны.

Методы

В этом исследовании 21 пациенту проведена задняя фиксация стандартной конструкцией двумя стержнями, и 25 пациентов подверглись фиксации с использованием одного длинного стержня с фиксацией во множестве точек.  Пациенты были оценены в отдаленный период - минимум через 2 года.

Результаты

Никаких существенных различий не было найдено в кровопотере, времени операции, частоте поздних осложнений. Хотя статистически не достоверно, но лучшее состояние металлоконструкции было в группе пациентов с использованием двух стержней и менее удачное в группе пациентов с фиксацией одним стержнем. Несостоятельная фиксация встречается только в элементах, фиксирующих поясничный отдел позвоночника. Не выявлено статистическое различие в прогрессировании деформации.

Заключение

При использовании одного стержня с множеством точек фиксации и двух стержней получены сходные данные по степени коррекции, кровопотере и времени оперативного вмешательства. Однако, при фиксации одним стержнем выявлена большая склонность к несостоятельности элементов металлоконструкции, когда проводилась фиксация в поясничном отделе. Задняя фиксация позвоночника в лечении идиопатической сколиотической деформации началась с использования дистрактора Харингтона. Этот значительный прогресс в хирургическом лечении сколиоза позволил повысить степень стабилизации, улучшить величину коррекции, уменьшить период послеоперационной иммобилизации, укоротить период восстановления. Следующим шагом в развитии задней фиксации позвоночника было использование сегментарной фиксации проволокой поддужечно и за остистые отростки. В начале 1980-ых годов была разработана система Cotrel-Dubousset. Этот метод фиксации позвоночника осуществлялся путем коррекции дистракцией, компрессией, перемещением и ротационным воздействием при помощи нескольких крючков и двух стержней, связанных поперечиной для придания прямоугольной конфигурации системе. С тех пор много модификаций к начальной системе Cotrel-Dubousset появилось, и было представлено несколько других систем, основанных на тех же самых принципах. Эта система из множества крючков и двух стержней обеспечивала коррекцию сколиотической и кифотической деформаций лучше, чем предыдущие методы.

Во фронтальной плоскости может быть достигнута коррекция, в то время как требуемая форма в сагиттальной плоскости восстанавливается или поддерживается. К сожалению, когда одна проблема решается, другие возникают. Достоверно зарегистрирована декомпенсация фиксаторов в поясничной дуге искривления после селективной задней грудной фиксации. Элементы задней конструкции часто выступают, заметны, особенно у худых пациентов, и во многих случаях проблема настолько значительна, что требует удаления конструкции в позднем периоде. Некоторые исследователи описали значительную частоту глубокой инфекции, возможно вторично зависящих от объема имплантируемого материала и размера "мертвого пространства", оставшегося после ушивания операционной раны. Один из возможных путей решения этих проблем состоит в использовании задней фиксации одним стержнем с множеством крючков, фиксированных к позвоночнику на каждом уровне. Ранние результаты использования фиксаторов такого типа были представлены на 1993 собрании Общества Исследования Сколиоза. Биомеханическое испытание одиночного стержня на модели грудной клетки теленка было представлено на том же собрании, показана сходная торсионная жесткость в одиночном стержне с крючками на каждом уровне в сравнении со стандартным двойным стержнем. Авторы начали использовать заднюю фиксацию одним стержнем у пациентов с проблемами кардиопульмональной системе. Идея состояла в том, чтобы уменьшить время операции и кровопотерю у этих пациентов, которые были потенциально нестабильны. Успешные результаты у этих пациентов привели к расширению использования задней фиксации одним стержнем при идиопатическом сколиозе. В этом сообщении представлены результаты лечения задней фиксацией одним стержнем по сравнению с таковыми при фиксации двумя стержнями в сходных группах пациентов с юношеским идиопатическим сколиозом.

Материалы и методы

За время проведения этой научной работы были подвегнуты задней фиксации позвоночника 65 пациентов с идиопатическим сколиозом. Из этих 65 пациентов, 45 удовлетворили критериям отбора, требовавшим полное рентгенографическое обследование, ведение медицинской документации и 2-ух годичное наблюдение.  Все пациенты с другой этиологией, с передним доступом и другими фиксаторами были исключены из исследования. С 9 января 1991 по 15 августа 1993, был прооперирован 21 пациент задним доступом с помощью стандартных фиксаторов: 2 стержнями с поперечной растяжкой. Другим пациентам в этой группе была запланирована задняя фиксация стандартной двухстержневой конструкцией. При возникновении массивного интраоперационного кровотечения, накладывался только 1 стержень для скорейшего завершения операции. С 18 августа 1993 по 15 Марта 1995 все пациенты (n = 24) подверглись задней фиксации 1 стержнем с множественной фиксацией на нескольких уровнях. Все пациенты с 1-стержневым фиксатором были прооперированы с помощью системы TSRH (Texas Scottish Rite Hospital). Пациенты с 2-стержневым фиксатором прооперированы с помощью TSRH (17/21), Cotrel-Dubousset (1/21), или фиксатора Paragon (3/21). Ни у одного из пациентов в каждой группе не проводилось послеоперационной иммобилизации. Операции выполнялись 2-умя хирургами (J.E.H. и M.T.H.). 21 пациент с 2-ух стержневой фиксацией наблюдался в среднем около 3,12 лет, и 25 пациентов с 1-стержневой фиксацией наблюдались в среднем около 2,88 лет. У 17 из 21 пациента с 2-ух стержневой фиксацией и у 11 из 25 пациентов с 1- стержневой фиксацией использовались аутотрансплантаты из гребня подвздошной кости. У оставшихся пациентов использовались комбинированные аутотрансплантаты, состоящие из резецированных задних элементов позвоночника с добавлением кортикально-губчатой стружки. (3,11,12,22).

Операционное время отражает время от разреза кожи до закрытия раны с включением интраоперационных рентгенографических снимков и wake-up теста Стагнара. Во время операций присутствовал дополнительный хирург, который при необходимости вовлекался в процесс операции. 2 группы пациентов сравнивались по таким критериям, как: кровопотеря, время операции, количество имплантированных крючков и винтов. Также сравнивалась послеоперационная коррекция и стабильность коррекции методом Кобба в фронтальной и сагиттальной проекции в течении минимум 2-ух летнего периода наблюдения, а также частота осложнений. Для определения различий у двух групп пациентов сравнивались углы Кобба деформаций с помощью критерия на основе двойной выборки. Были сравнены величины прогрессии дуг деформации на протяжении минимум 2-ух лет наблюдения после операции с использованием вариантного анализа (ANOVA). Сравнивалась также частота осложнений с использованием критерия на основе двойной выборки Fisher'а (Statistica for Windows, версия 4.3; StatSoft, Inc., Tulsa, OK, 1993).

Результаты

Ни в одной из групп не было инфекционных осложнений. Средняя кровопотеря в группе с 2-ух стержневым фиксатором была 1801 ± 1201 мл, по сравнению с 1421 ± 888 мл в группе с 1-стержневым фиксатором. Из 21 пациента в группе с 2-х стержневой фиксацией 17 подверглись забору аутотрансплантата из гребня подвздошной кости, по сравнению с 11 из 25 пациентов в группе с 1-стержневой фиксацией. Время операции от кожного разреза до зашивания раны было 285 ± 89 минут для группы с 2-х стержневой фиксацией, по сравнению с 284 ± 96 минут для группы с 1-стержневой фиксацией. Две группы пациентов были практически одинаковы по количеству имплантированных материалов. Группе пациентов с 2 стержнями имплантировали в среднем 9.64 крючка или винта (от 6 до 13). Среднее количество крючков или винтоов в группе с 1 стержнем составило 9.57 (от 7 до 13). Единственное различие было в количестве имплантированных стержней и в присутствии поперечных растяжек в группе пациентов с 2-ух стержневой фиксацией.

Степень коррекции, полученной после операции, и при обследовании в отдаленном периоде была одинакова в обеих группах . Основная дуга искривления в грудном отделе вправо имеет значение 55° в 1-стержневой группе и 51° в группе с двумя стержнями. Максимальная дуга искривления равнялась 125° в 1-стержневой группе и 85° в 2-стержневой группе. Постоперационые дуги искривления в 1-стержневой группе равнялись примерно 26° (52% коррекции). Остаточная дуга искривления в среднем 22° (58% коррекции) оставалась в 2-ух стержневой группе. В отдаленном периоде, пациенты с 1 стержнем имели дуги искривления в среднем 31° (44% финальная коррекция). Аналогичные кривые в 2-ух стержневой группе были равны примерно 27° (46% финальная коррекция). Прогрессирование в 10° было расценено, как удовлетворительное.32,33. Степень нижней дуги искривления грудного отдела была одинакова в двух группах: 4 из 25 в 1-стержневой группе и 6 из 21 в 2-ух стержневой группе. Область фиксации у всех пациентов заканчивалась между T12 и L4. Уровень дистальной фиксации в 1-стержневой группе (n = 25) был T10 (2), T11 (2), T12 (5), L1 (8), L2 (5), L3 (2), и L4 (1). Уровень дистальной фиксации в 2-стержневой группе (n = 21) был T11 (1), T12 (5), L1 (4), L2 (3), и L3 (5). Верхняя дуга искривления грудного отдела была фиксирована у 17 пациентов. Размер предоперационных углов Кобба верхней грудной дуги искривления, которое производилась у всех пациентов, равнялся примерно 26° в 1-стержневой группе и 27° в 2-ух стержневой группе. Послеоперационная коррекция равнялась в среднем 16° и 14°, соответственно. В отдаленном периоде, средний угол равнялся 20° в 1-стержневой группе и 16° в 2-ух стержневой группе.

Люмбальная коррекция была во многом схожа после того, как были исключены пациенты с несостоятельностью имплантатов (см. далее). Пациенты с 1 стержнем имели среднюю дугу искривления поясничного отдела позвоночника в пределах 34°, которая была скорректирована до 18° и оставалась стабильной и в отдаленном периоде с значением 19° (44% финальная коррекция). Средняя дуга искривления поясничного отдела в 2-ух стержневой группе была 36° перед операцией, 16° после операции, и 23° в отдаленном периоде (37% финальная коррекция). 3 верхних дуги искривления грудного отдела значительно прогрессировали в 1-стержневой группе тогда, как ни одна из грудных дуг в группе с 2 стержнями не увеличивалась более, чем на 10°. Прогрессирование поясничной кривой происходило у 7 из 21 2-ух стержневых пациентов и у 3 из 25 1-стержневых пациентов. Форма позвоночника в сагиттальной проекции: в среднем предоперационный грудной кифоз равнялся 27° в 1-стержневой группе и 23° в 2 стержневой группе. Постоперационные зачения равнялись 32° и 27°, соответственно. Грудной кифоз в отдаленном периоде равнялся 35° и 32°, соответственно. У пациентов с 1 стержнем поясничный лордоз в среднем равнялся 63° перед операцией, 56° после операции, и 62° в отдаленном периоде. У пациентов с 2 стержнями, соответствующие значения были равны 53°, 48°, и 56°.

Были измерены значения лордоза поясничного отдела после коррекции. Они варьировали от 0° до 30° (в среднем 5.4° ± 9.9°) в 1-сержневой группе, и от 4° до 32° (в среднем 9.5° ± 12.4°) в 2-ух стержневой группе. Чем дальше продолжалась фиксация на поясничный отдел позвоночника, тем более выраженным становился лордоз; максимальный лордоз возникал, если фиксировались позвонки на уровне L3 или L4. Общая частота повторных операций была одинакова в двух группах. Шесть пациентов в 2-ух стержневой группе подверглись повторной операции, включая пациента, который повторно будет прооперирован в ближайшее время. 3 из 21 пациентов подверглись ревизии: 2 из-за кифоза в месте перехода фиксированной части позвоночника в нефиксируемую (кифоз в переходной зоне) и 1 из-за миграции нижнего крючка и прогрессирования поясничной дуги искривления. Три пациента испытывали неудобства от имплантатов в отдаленном периоде, приведшие к их удалению. Еще три пациента сообщали о болевых ощущениях в зоне фиксации в отдаленном периоде, и один планировал удалить их в скором времени. Двое пациентов подверглись ревизии с каудальным продолжением зоны фиксации из-за кифоза в переходной зоне. При первичной операции этим двум пациентам производилась фиксация до T12 позвонка.

В 1-стержневой группе, 3 пациентам требовалось повторное вмешательство, и у 4 других имелась несостоятельность фиксации. Один пациент подвергся ревизии из-за миграции нижнего крючка и кифоза в переходной зоне. Другая пациентка подверглась задней фиксации к L3. Через 2 месяца после операции у нее произошла миграция нижнего крючка с потерей поясничной коррекции. Произведена ревизия в поясничном отделе и был получен стабильный результат в отдаленном периоде. Еще у 4 пациентов произошло смещение нижнего крючка. У 1 из этих пациентов сместился инфраламинарный крючок на уровне L3, который был удален через 6 месяцев без нарушения коррекции. Одна пациентка при плавании почувствовала щелчок в спине при повороте через 3 недели после операции. На рентгенограмме выявлена миграция нижнего крючка на уровне L2. У пациентки развился полный спондилодез без потери коррекции, тем самым повторное вмешательство не потребовалось. Она отмечает иногда незначительные боли при поднятии тяжести. У других пациентов произошло смещение самых нижних крючков через 6 месяцев после операции. Еще у двух пациентов обнаружена несостоятельность конструкций (сломанный стержень). У 1 пациента прогрессировал кифоз от 40° до 53°. Его нижняя грудная дуга прогрессировала до 17°, но оставалась стабильной в 2 летнем отдаленном периоде. Иногда у него появлялись интермиттирующие боли в спине в нижнегрудных отделах. Боль, как следствие псевдоартроза, служит основанием к передне-задней фиксации для стабилизации позвоночника. В этом исследовании, тем не менее, ему не потребовалась эта процедура. У всех пациентов, у которых наблюдалась хоть какая либо нестабильность, фиксация продолжалась на поясничный отдел позвоночника. Из 25 пациентов в 1-стержневой группе у 8 фиксация заканчивалась на уровне T12. Ни у одного из них не было несостоятельности. У остальных 17 пациентов фиксация заканчивалась на уровне от L1 до L3. У 5 из этих 17 пациентов наблюдалась миграция нижнего крючка, и у двух других произошли усталостные переломы стержня. Только одна пациентка отметила болезненность в верхней области фиксации, которая повлекла к удалению фиксатора.

Обсуждение

Дорсальная фиксация позвоночника двумя стержнями является стандартом хирургического лечения юношеского идиопатического начиная с середины 80-ых годов. Эта процедура позволяет проводить эффективное лечение без необходимости в послеоперационной иммобилизации. Однако, двухстержневая фиксация связана с поздним развитием инфекции, выступанием импланта, что требовало его удаления у некоторых пациентов. Использование одиночного стержня с множеством крючков явилось попыткой уменьшить число вторичных хирургических вмешательств. В предварительном сообщении в 1997 на заседании Общества Исследования Сколиоза сравнены результаты лечения методом одностержневой фиксации у 43 пациентов и методом двустержневой фиксации у 103 пациентов. У 9 из этих 43 пациентов с фиксацией одним стержнем были сломаны стержни, 5 из этих пациентов потребовалась повторная операция. Не отмечено поломки стержней в группе пациентов с фиксацией двумя стержнями. Глубокая инфекция в отдаленные сроки развилась у 10 из 103 пациентов в группе с фиксацией двумя стержнями и у 2 из 43 пациентов в группе одностержневой фиксацией. Никакое объяснение высокой частоты развития инфекции в каждой группе не давалось.

По опыту авторов при использовании фиксации одним и двумя стержнями показана сопоставимая частота развития инфекции, исправления деформации, удержание коррекции, количества установленных крючков и времени операции.
Хотя сокращение времени операции было целью при использовании одностержневой фиксации у первых пациентов, но различия во времени операции не было найдено при этом исследовании. Это может отражать относительно здоровую категорию пациентов с юношеским идиопатическим сколиозом, поскольку не было безотлагательности, ургентности в данных клинических случаях. Следовательно, никакое сокращение времени операции не было достигнуто. Однако, авторы полагают, что одностержневая фиксация с множеством крючков может быть проведена быстрее, чем система двумя стежнями, когда время операции является важным и решающим фактором.  Общая частота повторных оперативных вмешательств была сравнима в обеих группах. Полученные результаты также были сопоставимы с результатами других исследований. Bischoff сообщил о миграции крючков у 4 из 23 пациентов, и Johnston сообщил о миграции крючков у 3 из 85 пациентов. Общая частота смещения импланта может казаться высокой. Литературные данные относительно удаления "болезненных металлоконструкций" очень скудные. Однако, Lenke сообщил, что 24 из 63 пациентов, отвечавшие на анкетный опрос, сообщили о боли в спине. Авторы подробно не исследовали природу боли, но заявили: "Некоторые пациенты чувствовали, что элементы металлической конструкции были заметны..., но они не рассматривали вариант их удаления, поскольку дискомфорт был терпим."

Однако, имелись различия в характере проблем, встречавшихся в каждой группе. В данном исследовании, проблемы, с которыми столкнулись в группе с двухстержневой фиксацией, были связанны с выступающими болезненными элементами металлоконструкции и кифоз переходной зоны. Проблемы в группе одностержневой фиксацией были связаны в значительной степени с несостоятельностью фиксатора. Авторы обеспокоены относительно более высокой частотой смещения крючков и поломки стержня в группе пациентов с одностержневой фиксацией, хотя статистически значимых различий не было получено на примере оценки групп в этом исследовании. Все смещения крючков имели место в нижнем отделе области фиксации. Поломки стержня имели место на вершине нижней грудной дуги. Связанные с внедрением импланта проблемы не имели места у пациентов, у которых фиксация кончалась на уровне T12, что не противоречит результатам, сообщенным Wattenbarger для методики одностержневой фиксации. Было показано, что  связанные с фиксаторами проблемы не были найдены при фиксации до T12 (0/8), и только одно осложнение имело место при фиксации до L1 (1/8). У четырех из девяти пациентов с дистальной фиксацией к L1 имелась миграция крючка. У двух пациентов, у которых стержни сломались, стержни были фиксированы к L1 и L2 соответственно. Один потенциальный недостаток методики одностержневой фиксации - неспособность перевести в горизональную плоскость последний позвонок. На послеоперационном снимке, хотя в целом положение приемлемо, последний позвонок (L3) все еще наклонен и ротирован. Это, возможно, является причиной дислокации крючка.
 
Все результаты в этих двух группах были очень схожи и также сопоставимы с результатами других исследований. Время операции было сходно с данными, сообщенными Bischoff и Richards. Средняя кровопотеря была несколько выше в том исследовании,  чем в настоящем исследовании. Интраоперационная кровопотеря определялась многими факторами, включая тип анестезии, время операции, количество фиксированных сегментов, количество сданной крови перед операцией, и устойчивости пациентов к гипотензии при анестезии. Данные авторы полагают, что сравнение кровопотери между различными учреждениями затруднено из-за вышеперечисленных различий. Однако, сравнение кровопотери в одном учреждении является обоснованным. В данном исследовании средний объем кровопотери отличался приблизительно на 380 мл крови. Однако, это может быть отражением того факта, что большее количество пациентов в группе (17/22) с  фиксацией двумя стержнями, чем в группе (11/25) фиксацией одним стержнем подверглись забору аутотрансплантата из гребня подвздошной кости. Поэтому, ложе взятия костного трансплантата должно быть признано как определяющее различия, и никакие категорические заключения относительно кровопотери не могут быть выведены этими двумя методами. Степени коррекции, полученные после оперативного лечения, и при заключительной оценке отдаленных результатов были сходны.

Части имплантов, примененных в верхне-грудном отделе и в поясничном отделе, были одинаковы. Следовательно, измерение дуги искривления было основано на конечных послеоперационных снимках. Степень прогрессирования дуги искривления не существенно различалась в этих двух группах. Обращая внимание на недостатки этой методики, авторы решили изменить свой подход. Грудная часть области фиксации в группе с одностержневой фиксацией, в целом, выглядела хорошо. Изучение состояния поясничного отдела доказывало, что, при некоторых условиях, не решатся задача поддержания жесткой фиксации позвоночника, пока спондилодеза не происходит. Поэтому, в течение последних 3 лет, второй короткий стабилизирующий стержень имплантировался на контрлатеральной стороне, когда область фиксации захватывала поясничный отдел позвоночника. Первичный стержень помещался на вогнутой стороне дуги искривления с множеством точек фиксации на каждом уровне. Направленные вверх педикулярные крючки помещались выше вершины дуги искривления, и направленные вниз супраляминарные крюки крючки помещались ниже вершины дуги искривления. Первичная коррекция достигалась с использованием техники стандартной ротации и дистракции. В нижнем отделе ставился второй короткий стержень на выпуклой стороне, когда импланты перекрывали грудопоясничную область. Ранние результаты этой методики были удовлетворительны, но, поскольку компетентная оценка отдаленных результатов еще не получена, не может быть окончательно установлено, будет ли эта методика превосходить методику одностержневой или двустержневой фиксации.

Заключение

Дорсальная фиксация одним стержнем и артородез были предложены как альтернатива на стандартную методику двустержневой фиксации. Цель этой методики состоит в том, чтобы уменьшить кровопотерю и время операции, создать большую поверхностную область для костного сращения в месте фиксации позвоночного сегмента, и избежать связанных с металлоконструкцией осложнений. В этом обзоре, никакие существенные различия не были найдены между двумя методиками по критерию кровопотери и длительности операции. Количество точек фиксации (крючки или винты) было идентично, единственное различие состояло в количестве стрежней и наличии поперечин. Степень коррекции, полученная во фронтальной и сагиттальной плоскостях, была сходная. Общее число осложнений было сходно, но в группе с двужстержневой фиксацией сообщено о большем количестве проблем, связанных с выступающими частями имплантов. В группе с одностержневой фиксацией было больше трудностей, связанных с несостоятельностью фиксатора. Уровень LI был критическим. Ни один пациент с фиксацией, заканчивающейся выше LI, не имел никаких проблем с фиксаторами, и только два из восьми пациентов с фиксацией, заканчивающейся в LI, не имели проблемы с фиксаторами. Почти у половины из фиксированных ниже LI с одностержневым методом выявлялась несостоятельность фиксации. Инфекционных осложнений не было в этой группе. Поэтому одностержневая фиксация позвоночника может устранить проблемы, связанные с болезненными выступающими частями металлоконструкции. Тем ни менее, она хуже выдерживает большие нагрузки и более подвержена нестабильности в нижних отделах, особенно если конструкция располагается дальше, чем 1 поясничный позвонок. 1-стержневая конструкция более стабильна, если фиксация заканчивается выше T12. Техника фиксации не надежна, когда фиксируется тораколюмбальный отдел позвоночника, и тем самым больше применяться в таком качестве не будет. При фиксации тораколюмбального отдела позвоночника применяется дополнительный короткий стержень с другой стороны.

Ключевые моменты

• Одностержневые спинальные системы могут быть использованы для фиксации позвоночника, только в том случае, если они не продолжаются далее грудопоясничного перехода.
• Высокая частота несостоятельности фиксации возникает, если фиксация продолжается ниже уровня L1.
• Одностержневые системы дают сравнимые результаты со стандартными 2-ух стержневыми фиксаторами при фиксации грудного отдела позвоночника.